JP7336573B2 - Light sheet microscope and sample observation method - Google Patents

Light sheet microscope and sample observation method Download PDF

Info

Publication number
JP7336573B2
JP7336573B2 JP2022119541A JP2022119541A JP7336573B2 JP 7336573 B2 JP7336573 B2 JP 7336573B2 JP 2022119541 A JP2022119541 A JP 2022119541A JP 2022119541 A JP2022119541 A JP 2022119541A JP 7336573 B2 JP7336573 B2 JP 7336573B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
excitation light
wavelength
sample
optical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022119541A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022145737A (en
Inventor
優 瀧口
るみか 田中
尚宜 高本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2018034362A external-priority patent/JP7114272B2/en
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP2022119541A priority Critical patent/JP7336573B2/en
Publication of JP2022145737A publication Critical patent/JP2022145737A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7336573B2 publication Critical patent/JP7336573B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Description

本発明は、ライトシート顕微鏡及び試料観察方法に関する。 The present invention relates to a light sheet microscope and a sample observation method.

シート状の励起光を試料に照射し、励起光の照射に伴って試料から発せられる検出光を検出するライトシート顕微鏡が知られている(例えば特許文献1参照)。このようなライトシート顕微鏡では、試料を収容する容器がホルダによって保持されており、試料の観察の際には、ホルダを移動又は回転させることにより、試料に対する励起光の照射位置が走査される。 2. Description of the Related Art A light sheet microscope is known that irradiates a sample with sheet-like excitation light and detects detection light emitted from the sample along with irradiation of the excitation light (see, for example, Patent Document 1). In such a light sheet microscope, a container containing a sample is held by a holder, and when the sample is observed, the holder is moved or rotated to scan the irradiation position of the sample with excitation light.

特表2006-509246号公報Japanese Patent Publication No. 2006-509246

しかしながら、上述したようなライトシート顕微鏡では、観察中に試料が揺れ動くおそれがあり、安定的に観察することができない場合がある。また、励起光の走査速度がホルダの移動速度で決まるため、観察を高速化することは難しい。試料をステージ上に配置し、ステージを移動又は回転させることも考えられるが、安定性及び高速化の観点においてホルダを移動又は回転させる場合と同様の課題がある。 However, with the light sheet microscope as described above, the sample may shake during observation, and stable observation may not be possible. Moreover, since the scanning speed of the excitation light is determined by the moving speed of the holder, it is difficult to speed up the observation. Although it is conceivable to arrange the sample on the stage and move or rotate the stage, there are the same problems as in the case of moving or rotating the holder in terms of stability and speeding up.

本発明は、高速且つ安定的な観察を実現することができるライトシート顕微鏡及び試料観察方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light sheet microscope and a sample observation method capable of achieving high-speed and stable observation.

本発明のライトシート顕微鏡は、試料を励起させる波長を含む励起光を試料に照射する照射光学系と、励起光の照射に伴って試料から発せられる検出光を導光する検出光学系と、検出光学系によって導光された検出光を検出する光検出器と、を備え、照射光学系は、時間と共に波長が変化する光を励起光として出力する波長掃引光源と、波長掃引光源から出力された励起光が入射し、励起光の波長に応じた出射角で励起光を出射する分光素子と、分光素子から出射された励起光が出射角に応じた入射角で入射するシリンドリカルレンズを含むリレー光学系と、リレー光学系によって導光された励起光を集光し、シート状の励起光を試料に照射する第1対物レンズと、を有する。 The light sheet microscope of the present invention comprises an irradiation optical system for irradiating a sample with excitation light including a wavelength that excites the sample, a detection optical system for guiding detection light emitted from the sample along with the irradiation of the excitation light, and a detection a photodetector for detecting the detection light guided by the optical system, wherein the irradiation optical system includes a wavelength swept light source that outputs light whose wavelength changes with time as excitation light; Relay optics including a spectroscopic element that receives excitation light and emits the excitation light at an emission angle corresponding to the wavelength of the excitation light, and a cylindrical lens that allows the excitation light emitted from the spectroscopic element to enter at an incident angle corresponding to the emission angle. and a first objective lens for condensing the excitation light guided by the relay optical system and irradiating the sample with the sheet-shaped excitation light.

このライトシート顕微鏡では、時間と共に波長が変化する光が励起光として波長掃引光源から出力され、波長掃引光源から出力された励起光が波長に応じた出射角で分光素子から出射され、分光素子から出射された励起光が当該出射角に応じた入射角でシリンドリカルレンズに入射する。これにより、シート状の励起光の照射位置を試料に対して走査することができる。その結果、観察の際に試料を移動又は回転させる必要がないため、試料が揺れ動くのを抑制することができ、試料を安定的に観察することができる。また、波長掃引光源、分光素子及びシリンドリカルレンズを用いて試料に対する励起光の照射位置を走査するため、試料に対する励起光の走査を高速化することができる。よって、このライトシート顕微鏡によれば、高速且つ安定的な観察を実現することができる。 In this light sheet microscope, light whose wavelength changes with time is output from a wavelength swept light source as excitation light, and the excitation light output from the wavelength swept light source is emitted from a spectroscopic element at an emission angle corresponding to the wavelength. The emitted excitation light enters the cylindrical lens at an incident angle corresponding to the emitted angle. Thereby, the irradiation position of the sheet-like excitation light can be scanned with respect to the sample. As a result, since it is not necessary to move or rotate the sample during observation, it is possible to suppress the sample from shaking and to observe the sample stably. In addition, since the wavelength swept light source, spectroscopic element, and cylindrical lens are used to scan the irradiation position of the excitation light on the sample, the scanning speed of the excitation light on the sample can be increased. Therefore, according to this light sheet microscope, high-speed and stable observation can be realized.

本発明のライトシート顕微鏡では、分光素子は、回折格子であってもよいし、プリズムであってもよい。これらの構成によれば、高速且つ安定的な観察を実現することができるとの上記作用効果が顕著に奏される。 In the light sheet microscope of the present invention, the spectral element may be a diffraction grating or a prism. According to these configurations, it is possible to remarkably achieve the above operational effect that high-speed and stable observation can be realized.

本発明のライトシート顕微鏡では、検出光学系は、検出光が入射する第2対物レンズと、波長掃引光源から出力される励起光の波長の変化と同期して、第2対物レンズの焦点位置を変化させる焦点位置調節器と、を有していてもよい。この構成によれば、試料に対する励起光の照射位置を高速に走査した場合でも、検出光を精度良く検出することができる。 In the light sheet microscope of the present invention, the detection optical system includes the second objective lens into which the detection light is incident, and the focal position of the second objective lens in synchronization with changes in the wavelength of the excitation light output from the wavelength swept light source. and a variable focus position adjuster. According to this configuration, even when the irradiation position of the excitation light on the sample is scanned at high speed, the detection light can be detected with high accuracy.

本発明のライトシート顕微鏡では、焦点位置調節器は、液体レンズであってもよい。この構成によれば、試料に対する励起光の照射位置を高速に走査した場合でも、検出光を精度良く検出することができるとの上記作用効果が顕著に奏される。 In the light sheet microscope of the invention, the focus position adjuster may be a liquid lens. According to this configuration, even when the irradiation position of the excitation light on the sample is scanned at high speed, it is possible to detect the detection light with high accuracy.

本発明のライトシート顕微鏡では、波長掃引光源は、複数の中心波長の間で励起光の中心波長を切り替え可能に構成されており、分光素子は、波長掃引光源から出力される励起光の中心波長に応じて回転させられてもよい。この構成によれば、複数の中心波長の励起光を試料に照射することができる。 In the light sheet microscope of the present invention, the wavelength swept light source is configured to switch the center wavelength of the excitation light among a plurality of center wavelengths, and the spectroscopic element is configured to switch the center wavelength of the excitation light output from the wavelength swept light source. may be rotated according to According to this configuration, the sample can be irradiated with excitation light having a plurality of center wavelengths.

本発明のライトシート顕微鏡では、照射光学系は、波長掃引光源を複数有し、複数の波長掃引光源は、互いに中心波長が異なる光を励起光として出力し、複数の波長掃引光源から出力される励起光は、その中心波長に応じた入射角で分光素子に入射してもよい。この構成によれば、複数の中心波長の励起光を試料に照射することができる。 In the light sheet microscope of the present invention, the illumination optical system has a plurality of wavelength swept light sources, and the plurality of wavelength swept light sources output light having different center wavelengths as excitation light, and the light is output from the plurality of wavelength swept light sources. The excitation light may enter the spectroscopic element at an incident angle according to its center wavelength. According to this configuration, the sample can be irradiated with excitation light having a plurality of center wavelengths.

本発明のライトシート顕微鏡は、分光素子とシリンドリカルレンズとの間の位置関係を維持しつつ、波長掃引光源、分光素子及びシリンドリカルレンズをシリンドリカルレンズの光軸に沿って移動させる移動機構を更に備えてもよい。この構成によれば、第1対物レンズから出射される励起光のビームウェストの位置、すなわち試料に対する励起光の照射方向におけるシート状の励起光の形成位置を調整することができる。 The light sheet microscope of the present invention further comprises a moving mechanism for moving the wavelength swept light source, the spectroscopic element and the cylindrical lens along the optical axis of the cylindrical lens while maintaining the positional relationship between the spectroscopic element and the cylindrical lens. good too. According to this configuration, it is possible to adjust the position of the beam waist of the excitation light emitted from the first objective lens, that is, the formation position of the sheet-shaped excitation light in the irradiation direction of the excitation light to the sample.

本発明のライトシート顕微鏡では、第1対物レンズから出射された励起光を試料に向けて反射する反射部を更に備えてもよい。また、本発明のライトシート顕微鏡では、試料が配置される容器を更に備え、容器には、反射部が設けられていてもよい。この構成によれば、容器の壁部の影響なく、試料に対してシート状の励起光を照射することができる。 The light sheet microscope of the present invention may further include a reflector that reflects the excitation light emitted from the first objective lens toward the sample. Further, the light sheet microscope of the present invention may further include a container in which the sample is placed, and the container may be provided with a reflecting section. According to this configuration, the sample can be irradiated with the sheet-like excitation light without being affected by the wall of the container.

本発明のライトシート顕微鏡では、検出光学系は、検出光が入射する第2対物レンズを有し、第2対物レンズの光軸は、第1対物レンズの光軸と平行であってもよい。この構成によれば、倒立顕微鏡又は正立顕微鏡等の顕微鏡への組み込みを容易化することができる。 In the light sheet microscope of the present invention, the detection optical system may have a second objective lens on which detection light is incident, and the optical axis of the second objective lens may be parallel to the optical axis of the first objective lens. This configuration facilitates incorporation into a microscope such as an inverted microscope or an upright microscope.

本発明の試料観察方法は、試料を励起させる波長を含む励起光を試料に照射するステップと、励起光の照射に伴って試料から発せられる検出光を導光するステップと、検出光を検出するステップと、を備え、励起光を試料に照射するステップは、時間と共に波長が変化する光が励起光として波長掃引光源から出力されるステップと、波長掃引光源から出力された励起光が分光素子に入射し、励起光の波長に応じた出射角で励起光が分光素子から出射するステップと、分光素子から出射された励起光が出射角に応じた入射角でシリンドリカルレンズに入射するステップと、シリンドリカルレンズを含むリレー光学系によって導光された励起光が集光され、シート状の励起光が試料に照射されるステップと、を含む。 The sample observation method of the present invention includes the steps of: irradiating the sample with excitation light including a wavelength that excites the sample; guiding detection light emitted from the sample along with irradiation of the excitation light; and detecting the detection light. and the step of irradiating the sample with excitation light comprises: outputting light whose wavelength changes with time as excitation light from a wavelength swept light source; a step of emitting the excitation light from the spectroscopic element at an emission angle corresponding to the wavelength of the excitation light; a step of causing the excitation light emitted from the spectroscopic element to enter the cylindrical lens at an incidence angle corresponding to the emission angle; a step of condensing the excitation light guided by a relay optical system including a lens, and irradiating the sample with the sheet-like excitation light.

この試料観察方法では、時間と共に波長が変化する光が励起光として波長掃引光源から出力され、波長掃引光源から出力された励起光が波長に応じた出射角で分光素子から出射され、分光素子から出射された励起光が当該出射角に応じた入射角でシリンドリカルレンズに入射する。これにより、シート状の励起光の照射位置を試料に対して走査することができる。その結果、観察の際に試料を移動又は回転させる必要がないため、試料が揺れ動くのを抑制することができ、試料を安定的に観察することができる。また、波長掃引光源、分光素子及びシリンドリカルレンズを用いて試料に対する励起光の照射位置を走査するため、試料に対する励起光の走査を高速化することができる。よって、このライトシート顕微鏡によれば、高速且つ安定的な観察を実現することができる。 In this sample observation method, light whose wavelength changes with time is output from the wavelength swept light source as excitation light, the excitation light output from the wavelength swept light source is emitted from the spectroscopic element at an emission angle corresponding to the wavelength, and is emitted from the spectroscopic element. The emitted excitation light enters the cylindrical lens at an incident angle corresponding to the emitted angle. Thereby, the irradiation position of the sheet-like excitation light can be scanned with respect to the sample. As a result, since it is not necessary to move or rotate the sample during observation, it is possible to suppress the sample from shaking and to observe the sample stably. In addition, since the wavelength swept light source, spectroscopic element, and cylindrical lens are used to scan the irradiation position of the excitation light on the sample, the scanning speed of the excitation light on the sample can be increased. Therefore, according to this light sheet microscope, high-speed and stable observation can be realized.

本発明によれば、高速且つ安定的な観察を実現することができるライトシート顕微鏡及び試料観察方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light sheet microscope and sample observation method capable of achieving high-speed and stable observation.

実施形態に係るライトシート顕微鏡の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light sheet microscope which concerns on embodiment. 分光素子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a spectroscopic element. X軸方向から見た場合の照射光学系を示す図である。It is a figure which shows the irradiation optical system at the time of seeing from an X-axis direction. (a)及び(b)は、Y軸方向から見た場合の照射光学系を示す図である。(a) and (b) are diagrams showing the irradiation optical system when viewed from the Y-axis direction. (a)~(c)は、ビームウェストの位置の調整について説明するための図である。(a) to (c) are diagrams for explaining the adjustment of the beam waist position. (a)及び(b)は、試料が配置される容器周辺の構成を示す図である。(a) and (b) are diagrams showing the configuration around a container in which a sample is placed. (a)~(c)は、変形例を示す図である。(a) to (c) are diagrams showing modifications. 他の変形例を示す図である。It is a figure which shows another modification.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are used for the same or corresponding elements, and overlapping descriptions are omitted.

図1に示されるライトシート顕微鏡1は、シート状(面状)の励起光L1を試料Sに照射し、励起光L1の照射に伴って試料Sから発せられる検出光L2を検出することで、試料Sの画像を取得する装置である。ライトシート顕微鏡1では、励起光L1の照射位置が試料Sに対して走査され、各照射位置において試料Sの画像が取得される。ライトシート顕微鏡1では、励起光L1が試料Sに照射される領域が狭いため、例えば光退色又は光毒性等の試料Sの劣化を抑制することができると共に、画像の取得を高速化することができる。 The light sheet microscope 1 shown in FIG. 1 irradiates a sample S with a sheet-like (planar) excitation light L1, and detects the detection light L2 emitted from the sample S along with the irradiation of the excitation light L1. It is an apparatus for acquiring an image of a sample S. In the light sheet microscope 1, the irradiation position of the excitation light L1 is scanned with respect to the sample S, and an image of the sample S is acquired at each irradiation position. In the light sheet microscope 1, since the region where the sample S is irradiated with the excitation light L1 is narrow, deterioration of the sample S such as photobleaching or phototoxicity can be suppressed, and image acquisition can be speeded up. can.

試料Sは、例えば、蛍光色素又は蛍光遺伝子等の蛍光物質を含む細胞又は生体等のサンプルである。試料Sは、所定の波長域の光が照射された場合に、例えば蛍光等の検出光L2を発する。試料Sは、例えば、少なくとも励起光L1及び検出光L2に対する透過性を有する容器5内に配置されている。容器5の詳細については後述する。 The sample S is, for example, a cell or living body sample containing a fluorescent substance such as a fluorescent dye or a fluorescent gene. The sample S emits detection light L2 such as fluorescence when irradiated with light in a predetermined wavelength range. The sample S is placed, for example, in a container 5 that is transparent to at least the excitation light L1 and the detection light L2. Details of the container 5 will be described later.

図1に示されるように、ライトシート顕微鏡1は、照射光学系10と、検出光学系20と、光検出器30と、制御部40と、を備えている。照射光学系10は、励起光L1を試料Sに照射する。検出光学系20は、励起光L1の照射に伴って試料Sから発せられる検出光L2を光検出器30へ導光する。光検出器30は、検出光学系20によって導光された検出光L2を検出する。制御部40は、照射光学系10、検出光学系20及び光検出器30等の動作を制御する。 As shown in FIG. 1, the light sheet microscope 1 includes an illumination optical system 10, a detection optical system 20, a photodetector 30, and a controller 40. The irradiation optical system 10 irradiates the sample S with the excitation light L1. The detection optical system 20 guides the detection light L2 emitted from the sample S along with the irradiation of the excitation light L1 to the photodetector 30 . The photodetector 30 detects the detection light L2 guided by the detection optical system 20 . The control unit 40 controls operations of the irradiation optical system 10, the detection optical system 20, the photodetector 30, and the like.

照射光学系10は、波長掃引光源11と、分光素子12と、リレー光学系14と、第1対物レンズ15と、を有している。リレー光学系14は、シリンドリカルレンズ16と、レンズ17と、を含んでいる。 The irradiation optical system 10 has a swept wavelength light source 11 , a spectral element 12 , a relay optical system 14 and a first objective lens 15 . The relay optical system 14 includes a cylindrical lens 16 and a lens 17.

波長掃引光源11は、試料Sを励起させる波長を含む励起光L1を出力する。波長掃引光源11は、時間と共に波長が変化する光を励起光L1として出力する。より詳細には、波長掃引光源11は、出力する励起光L1の波長を高速且つ周期的に変化させることによって所定の波長範囲において波長掃引を行なう光源である。 The wavelength swept light source 11 outputs excitation light L1 including a wavelength that excites the sample S. As shown in FIG. The wavelength swept light source 11 outputs light whose wavelength changes with time as excitation light L1. More specifically, the wavelength swept light source 11 is a light source that performs wavelength sweeping within a predetermined wavelength range by periodically changing the wavelength of the output pumping light L1 at high speed.

波長掃引光源11は任意の光源であってよいが、波長掃引時に出射角度が変化しないものが好ましい。そのような波長掃引光源11としては、例えば、キャビティ長の変化、又は温度若しくは電流値の変化によって出力光の波長が可変である半導体レーザ光源が挙げられる。波長掃引光源11は、白色のレーザ光を出力する光源と、特定の波長域の光を選択的に透過させるAOTF(Acousto-Optic Tunable Filter)とを組み合わせたユニットであってもよい。或いは、波長掃引光源11は、リトロー型の外部共振器型半導体レーザ光源、垂直共振器面発光型レーザ(VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser)光源、又はKTN結晶を用いた外部共振器型半導体レーザ光源であってもよい。 Although the wavelength swept light source 11 may be any light source, it is preferable that the emission angle does not change when the wavelength is swept. As such a wavelength swept light source 11, for example, there is a semiconductor laser light source whose output light wavelength is variable according to changes in cavity length, temperature, or current value. The wavelength swept light source 11 may be a unit that combines a light source that outputs white laser light and an AOTF (Acousto-Optic Tunable Filter) that selectively transmits light in a specific wavelength range. Alternatively, the wavelength swept light source 11 is a Littrow external cavity semiconductor laser light source, a Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) light source, or an external cavity semiconductor laser light source using a KTN crystal. may be

波長掃引光源11は、コヒーレント光を出射してもよい。コヒーレント光を出力するレーザ光源としては、連続波(Continuous Wave)を発振する光源が用いられてもよいし、超短パルス光等のパルス光を発振する光源、又は強度変調光を出力する光源が用いられてもよい。更に、これらの光源と、光シャッタ又はパルス変調用のAOM(Acousto-Optic Modulator)とを組み合わせたユニットが用いられてもよい。 The wavelength swept light source 11 may emit coherent light. As a laser light source that outputs coherent light, a light source that oscillates continuous waves may be used, a light source that oscillates pulse light such as ultrashort pulse light, or a light source that outputs intensity-modulated light may be used. may be used. Furthermore, a unit combining these light sources with an optical shutter or an AOM (Acousto-Optic Modulator) for pulse modulation may be used.

図1及び図2に示されるように、分光素子12には、波長掃引光源11から出力された励起光L1が入射する。分光素子12は、入射した励起光L1の波長に応じた出射角θで励起光L1を出射する。本実施形態では、分光素子12は、入射した励起光L1の波長に応じた出射角θで励起光L1を回折する反射型のブレーズド回折格子である。出射角θは、例えば、分光素子12における格子面12aの法線Nに対する、分光素子12から出射する励起光L1の光軸の角度である。図2では、波長λ1,λ2,λ3をそれぞれ有し、互いに異なる出射角θで分光素子12から出射された3つの励起光L1が例示されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the excitation light L1 output from the wavelength swept light source 11 is incident on the spectroscopic element 12 . The spectral element 12 emits the excitation light L1 at an emission angle θ corresponding to the wavelength of the incident excitation light L1. In this embodiment, the spectral element 12 is a reflective blazed diffraction grating that diffracts the excitation light L1 at an output angle θ corresponding to the wavelength of the incident excitation light L1. The exit angle θ is, for example, the angle of the optical axis of the excitation light L1 emitted from the spectroscopic element 12 with respect to the normal line N of the grating surface 12a of the spectroscopic element 12 . FIG. 2 illustrates three excitation lights L1 having wavelengths λ1, λ2, and λ3, respectively, and emitted from the spectroscopic element 12 at different emission angles θ.

分光素子12から出射された励起光L1は、出射角θに応じた入射角でシリンドリカルレンズ16に入射する。分光素子12は、例えば、波長掃引光源11による波長掃引における中心波長の励起光L1が分光素子12から出射された場合に当該励起光L1がシリンドリカルレンズ16の光軸上を進行するように、配置されている。シリンドリカルレンズ16は、その光軸上において、分光素子12の格子面12a(出射面)からシリンドリカルレンズ16の焦点距離と等しい距離(光学距離)だけ離れて配置されている。シリンドリカルレンズ16に入射した励起光L1は、レンズ17を介して第1対物レンズ15へ導光される。第1対物レンズ15は、リレー光学系14によって導光された励起光L1を集光し、シート状の励起光L1を試料Sに照射する。第1対物レンズ15及びレンズ17は、シリンドリカルレンズ16の光軸上に配置されている。なお、分光素子12は、必ずしも上記のように配置されていなくてもよい。 The excitation light L1 emitted from the spectral element 12 enters the cylindrical lens 16 at an incident angle corresponding to the emission angle θ. The spectroscopic element 12 is arranged, for example, so that when the excitation light L1 of the central wavelength in the wavelength sweeping by the wavelength swept light source 11 is emitted from the spectroscopic element 12, the excitation light L1 travels along the optical axis of the cylindrical lens 16. It is The cylindrical lens 16 is arranged on its optical axis at a distance (optical distance) equal to the focal length of the cylindrical lens 16 from the grating surface 12a (output surface) of the spectroscopic element 12 . The excitation light L<b>1 incident on the cylindrical lens 16 is guided to the first objective lens 15 via the lens 17 . The first objective lens 15 collects the excitation light L1 guided by the relay optical system 14 and irradiates the sample S with the excitation light L1 in the form of a sheet. The first objective lens 15 and lens 17 are arranged on the optical axis of the cylindrical lens 16 . Note that the spectral elements 12 do not necessarily have to be arranged as described above.

図3及び図4を参照しつつ、照射光学系10によって励起光L1がシート状に成形される様子を説明する。シリンドリカルレンズ16の表面は、その光軸Cと直交する一の方向(以下、X軸方向という)に沿って湾曲している一方、光軸C及びX軸方向と直交する方向(以下、Y軸方向)に沿っては湾曲しておらず直線状に形成されている。図3は、X軸方向から見た場合の照射光学系10を示す図であり、図4(a)及び図4(b)は、Y軸方向から見た場合の照射光学系10を示す図である。 How the excitation light L1 is shaped into a sheet by the irradiation optical system 10 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. The surface of the cylindrical lens 16 is curved along one direction (hereinafter referred to as the X-axis direction) perpendicular to its optical axis C, while the surface is curved in a direction orthogonal to the optical axis C and the X-axis direction (hereinafter referred to as the Y-axis direction). direction) is not curved but straight. 3 is a diagram showing the irradiation optical system 10 when viewed from the X-axis direction, and FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the irradiation optical system 10 when viewed from the Y-axis direction. is.

図3に示されるように、分光素子12から出力される励起光L1のうちY軸方向成分に対しては、シリンドリカルレンズ16はレンズとして機能しない。X軸方向から見た場合、シリンドリカルレンズ16を透過した励起光L1は、レンズ17によって第1対物レンズ15の瞳に集光される。レンズ17は、例えば、両凸レンズ、平凸レンズ等の凸レンズである。これにより、第1対物レンズ15からは、一定の幅(Y軸方向における幅)Wを有する帯状の励起光L1が出射される。この幅Wは、試料Sに照射されるシート状の励起光L1の幅Wである。シート状の励起光L1の幅Wは、レンズ17の焦点距離によって調整することができる。或いは、シート状の励起光L1の幅Wは、波長掃引光源11と分光素子12との光路上にアパーチャを挿入し、ビーム径を変化させることによって調整されてもよいし、レンズ17の焦点距離を変更することによって調整されてもよい。 As shown in FIG. 3, the cylindrical lens 16 does not function as a lens for the Y-axis component of the excitation light L1 output from the spectroscopic element 12 . When viewed from the X-axis direction, the excitation light L1 transmitted through the cylindrical lens 16 is condensed by the lens 17 onto the pupil of the first objective lens 15 . The lens 17 is, for example, a convex lens such as a biconvex lens or a plano-convex lens. As a result, the first objective lens 15 emits a strip-shaped excitation light L1 having a constant width (width in the Y-axis direction) W. As shown in FIG. This width W is the width W of the sheet-like excitation light L1 with which the sample S is irradiated. The width W of the sheet-shaped excitation light L1 can be adjusted by the focal length of the lens 17. FIG. Alternatively, the width W of the sheet-shaped excitation light L1 may be adjusted by inserting an aperture in the optical path between the wavelength swept light source 11 and the spectral element 12 to change the beam diameter, or by adjusting the focal length of the lens 17. may be adjusted by changing the

図4(a)及び図4(b)に示されるように、分光素子12から出力される励起光L1のうちX軸方向成分に対しては、シリンドリカルレンズ16はレンズとして機能する。Y軸方向から見た場合、シリンドリカルレンズ16及びレンズ17は瞳伝送光学系を構成しており、シリンドリカルレンズ16に入射した励起光L1は、レンズ17を介して第1対物レンズ15の瞳に伝送される。これにより、第1対物レンズ15からは、光軸Cと平行な線状の励起光L1が出射される。よって、3次元的に見た場合、第1対物レンズ15から出射される励起光L1は、シート状を呈する。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the cylindrical lens 16 functions as a lens for the X-axis component of the excitation light L1 output from the spectral element 12. As shown in FIGS. When viewed from the Y-axis direction, the cylindrical lens 16 and the lens 17 constitute a pupil transmission optical system, and the excitation light L1 incident on the cylindrical lens 16 is transmitted to the pupil of the first objective lens 15 via the lens 17. be done. As a result, linear excitation light L1 parallel to the optical axis C is emitted from the first objective lens 15 . Therefore, when viewed three-dimensionally, the excitation light L1 emitted from the first objective lens 15 has a sheet shape.

図4(b)に示されるように、上述した出射角θは、Y軸方向から見た場合における分光素子12からの励起光L1の出射角である。すなわち、分光素子12は、Y軸方向から見た場合に、励起光L1の波長に応じた出射角θで励起光L1を出射する。 As shown in FIG. 4B, the exit angle θ described above is the exit angle of the excitation light L1 from the spectroscopic element 12 when viewed from the Y-axis direction. That is, the spectroscopic element 12 emits the excitation light L1 at an emission angle θ corresponding to the wavelength of the excitation light L1 when viewed from the Y-axis direction.

第1対物レンズ15から出射されるシート状の励起光L1の高さ(X軸方向における光軸Cからの距離)Hは、シリンドリカルレンズ16に入射する励起光L1の入射角に対応する。これは、リレー光学系14によって第1対物レンズ15の瞳面が格子面12aと共役関係となるためである。すなわち、高さHは、分光素子12から出射される励起光L1の出射角θに対応する。換言すれば、照射光学系10では、出射角θが、第1対物レンズ15から出射されるシート状の励起光L1の高さHに変換される。したがって、波長掃引光源11から出力される励起光L1の波長を高速に変化させ、分光素子12から出射される励起光L1の出射角θを高速に変化させることで、第1対物レンズ15から出射されるシート状の励起光L1の高さHを高速に変化させることができる。 The height (distance from the optical axis C in the X-axis direction) H of the sheet-shaped excitation light L1 emitted from the first objective lens 15 corresponds to the incident angle of the excitation light L1 incident on the cylindrical lens 16 . This is because the relay optical system 14 brings the pupil plane of the first objective lens 15 into a conjugate relationship with the lattice plane 12a. That is, the height H corresponds to the emission angle θ of the excitation light L1 emitted from the spectral element 12. FIG. In other words, in the irradiation optical system 10 , the output angle θ is converted into the height H of the sheet-shaped excitation light L<b>1 output from the first objective lens 15 . Therefore, by changing the wavelength of the excitation light L1 output from the wavelength swept light source 11 at high speed and changing the emission angle θ of the excitation light L1 emitted from the spectroscopic element 12 at high speed, the light emitted from the first objective lens 15 It is possible to change the height H of the sheet-shaped excitation light L1 to be emitted at high speed.

図5(a)~図5(c)を参照しつつ、第1対物レンズ15から出射される励起光L1のビームウェスト(Y軸方向から見た場合にシート状励起光の厚さが最小となる部分)Bの位置の調整について説明する。ビームウェストBにおける励起光L1がシート状の励起光L1として試料Sに照射される。すなわち、ビームウェストBの位置は、試料Sに対する励起光L1の照射方向におけるシート状の励起光L1の形成位置に相当する。 5(a) to 5(c), the beam waist of the excitation light L1 emitted from the first objective lens 15 (when viewed from the Y-axis direction, the thickness of the sheet-like excitation light is the smallest) The adjustment of the position of B) will be described. The sample S is irradiated with the excitation light L1 at the beam waist B as a sheet-like excitation light L1. That is, the position of the beam waist B corresponds to the formation position of the sheet-like excitation light L1 in the irradiation direction of the excitation light L1 with respect to the sample S.

ビームウェストBの位置を調整するための手段として、ライトシート顕微鏡1は、分光素子12とシリンドリカルレンズ16との間の位置関係(光学距離)を維持しつつ、波長掃引光源11、分光素子12及びシリンドリカルレンズ16を光軸Cに沿って移動させる移動機構3を更に備えている。移動機構3は、例えば可動ステージ等である。移動機構3は、制御部40と電気的に接続されており、制御部40によってその駆動が制御される。 As a means for adjusting the position of the beam waist B, the light sheet microscope 1 maintains the positional relationship (optical distance) between the spectroscopic element 12 and the cylindrical lens 16, while the wavelength swept light source 11, the spectroscopic element 12 and A moving mechanism 3 for moving the cylindrical lens 16 along the optical axis C is further provided. The moving mechanism 3 is, for example, a movable stage. The moving mechanism 3 is electrically connected to the control section 40 and its drive is controlled by the control section 40 .

図5(a)及び図5(b)に示されるように、移動機構3によって波長掃引光源11、分光素子12及びシリンドリカルレンズ16をレンズ17から遠ざかるように移動させることにより、ビームウェストBを第1対物レンズ15側に移動させることができる。図5(a)及び図5(c)に示されるように、移動機構3によって波長掃引光源11、分光素子12及びシリンドリカルレンズ16をレンズ17に近づくように移動させることにより、ビームウェストBを第1対物レンズ15とは反対側に移動させることができる。なお、波長掃引光源11は、ファイバ、コリメータレンズ等の光学部材を介して分光素子12と光学的に接続されていてもよく、その場合、それらの光学部材も移動機構3によって波長掃引光源11、分光素子12及びシリンドリカルレンズ16と一体的に移動させられる。 As shown in FIGS. 5A and 5B, the moving mechanism 3 moves the wavelength swept light source 11, the spectroscopic element 12, and the cylindrical lens 16 away from the lens 17, thereby moving the beam waist B to the second 1 can be moved to the objective lens 15 side. As shown in FIGS. 5A and 5C, the moving mechanism 3 moves the wavelength swept light source 11, the spectral element 12, and the cylindrical lens 16 closer to the lens 17, thereby changing the beam waist B to the second 1 It can be moved to the side opposite to the objective lens 15 . The swept wavelength light source 11 may be optically connected to the spectroscopic element 12 via an optical member such as a fiber or a collimator lens. It is moved integrally with the spectral element 12 and the cylindrical lens 16 .

図6(a)及び図6(b)に示されるように、試料Sは容器5内に配置されている。容器5は、例えばガラス又はプラスチック等によって構成されており、底壁部51及び側壁部52を有している。底壁部51は、例えばカバーガラス又はガラスボトムディッシュ等である。側壁部52は、例えば、底壁部51の縁部から底壁部51と直交する方向に沿って延在し、円筒状又は角筒状を呈している。容器5は、例えば、底壁部51が側壁部52に対して鉛直下側に位置するように配置されている。試料Sは、例えば、底壁部51と側壁部52とによって画定される収容空間内に培養液と共に配置されている。試料Sは、底壁部51上に載置されている。なお、試料が乾燥物の場合、容器5は用いられなくてもよい。 As shown in FIGS. 6( a ) and 6 ( b ), the sample S is placed inside the container 5 . The container 5 is made of, for example, glass or plastic, and has a bottom wall portion 51 and side wall portions 52 . The bottom wall portion 51 is, for example, a cover glass or a glass bottom dish. The side wall portion 52 extends, for example, from the edge portion of the bottom wall portion 51 along a direction perpendicular to the bottom wall portion 51, and has a cylindrical or square tube shape. The container 5 is arranged, for example, such that the bottom wall portion 51 is located vertically below the side wall portion 52 . The sample S is arranged, for example, together with the culture solution in a storage space defined by the bottom wall portion 51 and the side wall portion 52 . A sample S is placed on the bottom wall portion 51 . Note that when the sample is a dried product, the container 5 may not be used.

図6(a)に示されるように、第1対物レンズ15は、例えば水浸対物レンズであり、培養液内に浸かるように配置されている。容器5の底壁部51には、第1対物レンズ15から出射された励起光L1を試料Sに向けて所定角度で(例えば垂直に)反射するミラー(反射部)53が設けられている。ミラー53は、第1対物レンズ15の光軸及び底壁部51のそれぞれに対して45度傾斜して延在する反射面54aを有している。試料Sに対するシート状の励起光L1の走査方向は、矢印Aで示される方向(第1対物レンズ15の光軸(光軸C)に沿った方向)である。なお、ミラー(反射部)53は、容器5に設けられなくてもよい。例えば、ミラー53は、第1対物レンズ15にアタッチメントを介して取り付けられてもよい。 As shown in FIG. 6A, the first objective lens 15 is, for example, a water immersion objective lens, and is arranged so as to be submerged in the culture solution. A bottom wall portion 51 of the container 5 is provided with a mirror (reflection portion) 53 that reflects the excitation light L1 emitted from the first objective lens 15 toward the sample S at a predetermined angle (for example, perpendicularly). The mirror 53 has a reflecting surface 54a that extends at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the first objective lens 15 and the bottom wall portion 51, respectively. The scanning direction of the sheet-like excitation light L1 with respect to the sample S is the direction indicated by the arrow A (the direction along the optical axis (optical axis C) of the first objective lens 15). Note that the mirror (reflector) 53 may not be provided on the container 5 . For example, the mirror 53 may be attached to the first objective lens 15 via an attachment.

図6(b)に示されるように、第1対物レンズ15は、乾燥対物レンズであってもよく、培養液の外部に配置されてもよい。乾燥対物レンズのワーキングディスタンスは、水浸対物レンズのワーキングディスタンスよりも長い。この場合、容器5の底壁部51には、第1対物レンズ15から出射された励起光L1を試料Sに向けて所定角度で(例えば垂直に)反射するプリズム(反射部)54が設けられる。プリズム54は、第1対物レンズ15の光軸及び底壁部51のそれぞれに対して45度傾斜して延在する反射面54aを有している。試料Sに対するシート状の励起光L1の走査方向は、矢印Aで示される方向である。なお、プリズム(反射部)54は、容器5に設けられなくてもよい。例えば、プリズム54は、第1対物レンズ15にアタッチメントを介して取り付けられてもよい。 As shown in FIG. 6(b), the first objective lens 15 may be a dry objective lens and may be placed outside the culture solution. The working distance of the dry objective is longer than that of the water immersion objective. In this case, the bottom wall portion 51 of the container 5 is provided with a prism (reflection portion) 54 that reflects the excitation light L1 emitted from the first objective lens 15 toward the sample S at a predetermined angle (for example, perpendicularly). . The prism 54 has a reflective surface 54 a extending at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the first objective lens 15 and the bottom wall portion 51 . The scanning direction of the sheet-shaped excitation light L1 with respect to the sample S is the direction indicated by the arrow A. As shown in FIG. Note that the prism (reflecting portion) 54 may not be provided on the container 5 . For example, the prism 54 may be attached to the first objective lens 15 via an attachment.

反射部がミラー53である場合、ワーキングディスタンスが短い水浸対物レンズを用いることができる。この場合、第1対物レンズ15と試料Sとの間に同一の媒質が存在し、異種の媒質の界面を通過する際に発生する収差を補正する必要がないため、第1対物レンズ15の開口数(NA)を高めることができる。一方、反射部がプリズム54である場合、ワーキングディスタンスの長い乾燥対物レンズを用いることができる。この場合、レンズ洗浄の手間を省くことができると共に、試料Sを頻繁に交換するような測定、第1対物レンズ15を侵襲する液体を用いた測定、及び長期間の測定等を容易に行うことができる。 If the reflector is the mirror 53, a water immersion objective lens with a short working distance can be used. In this case, the same medium exists between the first objective lens 15 and the sample S, and there is no need to correct aberrations that occur when passing through the interface of different types of media. number (NA) can be increased. On the other hand, if the reflector is a prism 54, a dry objective lens with a long working distance can be used. In this case, the trouble of cleaning the lens can be saved, and measurements such as frequently exchanging the sample S, measurements using a liquid that invades the first objective lens 15, and long-term measurements can be easily performed. can be done.

検出光学系20は、第2対物レンズ21と、液体レンズ(焦点位置調節器)22と、を有している。第2対物レンズ21は、励起光L1の照射に伴って試料Sから発せられる検出光L2を光検出器30側へ導光する。第2対物レンズ21は、底壁部51を介して試料Sと対向するように配置されている。図1、図6(a)及び図6(b)に示されるように、第2対物レンズ21の光軸は、第1対物レンズ15の光軸と平行であり、試料Sに照射されるシート状の励起光L1が形成される平面と直交している。本実施形態では、第1対物レンズ15から出射され、鉛直方向下向きに進行する励起光L1が、ミラー53又はプリズム54によって反射されて水平方向に進行し、試料Sに照射される。励起光L1の照射に伴って試料Sから発せられ、鉛直方向下向きに進行する検出光L2が、第2対物レンズ21に入射する。 The detection optical system 20 has a second objective lens 21 and a liquid lens (focus position adjuster) 22 . The second objective lens 21 guides the detection light L2 emitted from the sample S along with the irradiation of the excitation light L1 to the photodetector 30 side. The second objective lens 21 is arranged to face the sample S with the bottom wall portion 51 interposed therebetween. As shown in FIGS. 1, 6(a) and 6(b), the optical axis of the second objective lens 21 is parallel to the optical axis of the first objective lens 15. It is perpendicular to the plane on which the shaped excitation light L1 is formed. In this embodiment, the excitation light L1 that is emitted from the first objective lens 15 and travels downward in the vertical direction is reflected by the mirror 53 or the prism 54, travels in the horizontal direction, and irradiates the sample S. A detection light L2 emitted from the sample S along with irradiation of the excitation light L1 and traveling downward in the vertical direction is incident on the second objective lens 21 .

液体レンズ22は、入力信号に応じて焦点距離が可変なレンズである。検出光学系20では、液体レンズ22の焦点距離を変化させることで、第2対物レンズ21の焦点位置を調節することができる。ライトシート顕微鏡1では、第2対物レンズ21の焦点位置が試料Sに対する励起光L1の照射位置に一致するように、波長掃引光源11から出力される励起光L1の波長の変化と同期して、液体レンズ22の焦点距離が変化する。これにより、検出光L2を光検出器30に結像させることが可能となる。したがって、試料Sに対する励起光L1の照射位置を高速に走査した場合でも、検出光L2を精度良く検出することができる。なお、検出光学系20は、第2対物レンズ21と液体レンズ22との間に配置された凸レンズを更に有していてもよい。この場合、液体レンズ22による第2対物レンズ21の焦点位置の調節範囲を拡大することができる。 The liquid lens 22 is a lens whose focal length is variable according to an input signal. In the detection optical system 20 , the focal position of the second objective lens 21 can be adjusted by changing the focal length of the liquid lens 22 . In the light sheet microscope 1, synchronizing with the change in the wavelength of the excitation light L1 output from the wavelength swept light source 11 so that the focal position of the second objective lens 21 coincides with the irradiation position of the excitation light L1 on the sample S, The focal length of the liquid lens 22 changes. This allows the detection light L2 to form an image on the photodetector 30 . Therefore, even when the irradiation position of the excitation light L1 on the sample S is scanned at high speed, the detection light L2 can be detected with high accuracy. The detection optical system 20 may further have a convex lens arranged between the second objective lens 21 and the liquid lens 22 . In this case, the adjustment range of the focal position of the second objective lens 21 by the liquid lens 22 can be expanded.

光検出器30は、第2対物レンズ21によって導光された検出光L2を撮像する。光検出器30としては、例えば、CMOSカメラ、CCDカメラ、マルチアノードの光電子増倍管、SPAD(Single Photon Avalanche Diode)等の2次元イメージセンサ、又はラインセンサ等が挙げられる。或いは、光検出器30は、アバランシェフォトダイオード等のポイント光センサ、又は分光器であってもよい。 The photodetector 30 captures an image of the detection light L2 guided by the second objective lens 21 . Examples of the photodetector 30 include a CMOS camera, a CCD camera, a multi-anode photomultiplier tube, a two-dimensional image sensor such as SPAD (Single Photon Avalanche Diode), or a line sensor. Alternatively, photodetector 30 may be a point photosensor, such as an avalanche photodiode, or a spectrometer.

制御部40は、例えば、プロセッサ及びメモリ等を含むコンピュータにより構成されている。制御部40は、プロセッサにより、移動機構3、波長掃引光源11、液体レンズ22及び光検出器30等の動作を制御し、各種の制御を実行する。例えば、制御部40は、分光素子12から出射される励起光L1の出射角θが時間と共に変化するように、波長掃引光源11から出力される励起光L1の波長を時間と共に変化させる。また、制御部40は、第2対物レンズ21の焦点位置が試料Sに対する励起光L1の照射位置に一致するように、波長掃引光源11から出力される励起光L1の波長の変化と同期して、液体レンズ22の焦点距離を変化させる。なお、第1対物レンズ15及び第2対物レンズ21の少なくとも一方は、ピエゾアクチュエータ又はステッピングモータ等の駆動素子により、その光軸に沿って移動可能となっていてもよい。この場合、制御部40は、当該駆動素子の動作をも制御する。 The control unit 40 is configured by, for example, a computer including a processor, memory, and the like. The control unit 40 controls the operation of the moving mechanism 3, the wavelength swept light source 11, the liquid lens 22, the photodetector 30, etc. by the processor, and executes various controls. For example, the control unit 40 changes the wavelength of the excitation light L1 output from the wavelength swept light source 11 over time so that the emission angle θ of the excitation light L1 emitted from the spectroscopic element 12 changes over time. In addition, the control unit 40 synchronizes with the change in the wavelength of the excitation light L1 output from the wavelength swept light source 11 so that the focal position of the second objective lens 21 coincides with the irradiation position of the excitation light L1 on the sample S. , changes the focal length of the liquid lens 22 . At least one of the first objective lens 15 and the second objective lens 21 may be movable along its optical axis by a driving element such as a piezo actuator or a stepping motor. In this case, the control unit 40 also controls the operation of the driving element.

以上説明したように、ライトシート顕微鏡1では、時間と共に波長が変化する光が励起光L1として波長掃引光源11から出力され、波長掃引光源11から出力された励起光L1が波長に応じた出射角θで分光素子12から出射され、分光素子12から出射された励起光L1が当該出射角θに応じた入射角でシリンドリカルレンズ16に入射する。これにより、シート状の励起光L1の照射位置を試料Sに対して走査することができる。その結果、観察の際に試料Sを移動又は回転させる必要がないため、試料Sが揺れ動くのを抑制することができ、試料Sを安定的に観察することができる。また、波長掃引光源11、分光素子12及びシリンドリカルレンズ16を用いて試料Sに対する励起光L1の照射位置を走査するため、試料Sに対する励起光L1の走査を高速化することができる。よって、ライトシート顕微鏡1によれば、高速且つ安定的な観察を実現することができる。また、例えばガルバノミラー等を用いて試料Sに対するシート状の励起光L1の照射位置を機械的に走査する場合と比べて、安定性に優れると共に部品の寿命が長く、しかも、一層の高速化を図ることができる。更に、試料Sに対して照射される励起光L1の中心波長及び波長掃引範囲を時間と共に変化させることができる。そのため、試料Sに対する照射光の中心波長及び波長掃引範囲を時間と共に変化させることが求められる観察に好適に用いることできる。例えば、測定対象の化学組成等が時間と共に変化し、吸収スペクトルのピークが変化する場合に、当該変化に応じて照射光の中心波長及び波長掃引範囲を補正(校正)することができる。或いは、時間と共に観察対象自体が変わる場合に、照射光の中心波長及び波長掃引範囲を観察対象の物質の吸収スペクトルに好適な中心波長及び波長掃引範囲に変更することができる。 As described above, in the light sheet microscope 1, light whose wavelength changes with time is output from the wavelength swept light source 11 as the excitation light L1, and the excitation light L1 output from the wavelength swept light source 11 has an emission angle corresponding to the wavelength. The excitation light L1 emitted from the spectroscopic element 12 at θ enters the cylindrical lens 16 at an incident angle corresponding to the emission angle θ. Thereby, the irradiation position of the sheet-like excitation light L1 can be scanned with respect to the sample S. As a result, since it is not necessary to move or rotate the sample S during observation, it is possible to suppress the sample S from shaking and to observe the sample S stably. Further, since the irradiation position of the sample S with the excitation light L1 is scanned using the wavelength swept light source 11, the spectroscopic element 12, and the cylindrical lens 16, the scanning of the sample S with the excitation light L1 can be sped up. Therefore, according to the light sheet microscope 1, high-speed and stable observation can be realized. In addition, compared to the case of mechanically scanning the irradiation position of the sheet-shaped excitation light L1 on the sample S using, for example, a galvanomirror, etc., the stability is excellent, the life of the parts is long, and the speed can be further increased. can be planned. Furthermore, the center wavelength and wavelength sweep range of the excitation light L1 with which the sample S is irradiated can be changed over time. Therefore, it can be suitably used for observation that requires changing the center wavelength and wavelength sweep range of the irradiation light to the sample S with time. For example, when the chemical composition of the object to be measured changes with time and the peak of the absorption spectrum changes, the center wavelength and wavelength sweep range of the irradiation light can be corrected (calibrated) according to the change. Alternatively, when the observation target itself changes with time, the central wavelength and wavelength sweep range of the irradiation light can be changed to the central wavelength and wavelength sweep range suitable for the absorption spectrum of the observation target substance.

ライトシート顕微鏡1では、分光素子12が回折格子である。これにより、高速且つ安定的な観察を実現することができるとの上記作用効果が顕著に奏される。 In the light sheet microscope 1, the spectral element 12 is a diffraction grating. As a result, the above operational effect of being able to realize high-speed and stable observation can be remarkably achieved.

ライトシート顕微鏡1では、検出光学系20が、波長掃引光源11から出力される励起光L1の波長の変化と同期して、第2対物レンズ21の焦点位置を変化させる液体レンズ22(焦点位置調節器)を有している。これにより、試料Sに対する励起光L1の照射位置を高速に走査した場合でも、検出光L2を精度良く検出することができる。 In the light sheet microscope 1, the detection optical system 20 synchronizes with changes in the wavelength of the excitation light L1 output from the wavelength swept light source 11 and includes a liquid lens 22 (focus position adjustment lens 22) that changes the focal position of the second objective lens 21. vessel). Thereby, even when the irradiation position of the excitation light L1 on the sample S is scanned at high speed, the detection light L2 can be detected with high accuracy.

ライトシート顕微鏡1は、分光素子12とシリンドリカルレンズ16との間の位置関係を維持しつつ、波長掃引光源11、分光素子12及びシリンドリカルレンズ16を光軸Cに沿って移動させる移動機構3を備えている。これにより、第1対物レンズ15から出射される励起光L1のビームウェストBの位置、すなわち試料Sに対する励起光L1の照射方向におけるシート状の励起光L1の形成位置を調整することができる。反射部がプリズム54である場合、励起光L1にプリズム54を通過させることにより、光路長が変化してビームウェストBの位置がずれるのを抑制することができる。 The light sheet microscope 1 includes a moving mechanism 3 that moves the swept wavelength light source 11, the spectroscopic element 12, and the cylindrical lens 16 along the optical axis C while maintaining the positional relationship between the spectroscopic element 12 and the cylindrical lens 16. ing. Thereby, the position of the beam waist B of the excitation light L1 emitted from the first objective lens 15, that is, the formation position of the sheet-like excitation light L1 in the irradiation direction of the excitation light L1 to the sample S can be adjusted. When the reflecting portion is the prism 54, it is possible to suppress the displacement of the beam waist B due to the change in the optical path length by causing the excitation light L1 to pass through the prism 54. FIG.

ライトシート顕微鏡1では、容器5には、第1対物レンズ15から出射された励起光L1を試料Sに向けて反射するミラー53又はプリズム54(反射部)が設けられている。これにより、容器5の側壁部52の影響なく、試料Sに対してシート状の励起光L1を照射することができる。また、励起光L1を導光するための反射部を容器5に一体化することができ、部品数の低減及び装置の小型化を図ることができる。また、反射部が容器5と別体である場合と比べて、励起光L1を試料Sに対して確実に精度良く照射することができる。また、第1対物レンズ15及び第2対物レンズ21を互いの光軸が平行となるように配置することができ、倒立顕微鏡又は正立顕微鏡等の顕微鏡への組み込みを容易化することができる。なお、ミラー53又はプリズム54は、容器5に設けられなくてもよい。例えば、ミラー53又はプリズム54は、第1対物レンズ15にアタッチメントを介して取り付けられてもよい。ますなわち、分光素子12による角度変調を高さ変調に変換して、シート状の励起光L1の進行方向を変えることで、汎用の顕微鏡への組み込みを容易化することができる。また、反射部による反射角度を設定することで、第1対物レンズ15及び第2対物レンズ21を互いに干渉しない範囲で3次元的に自在に配置することが可能となる。また、マイクロセルチャンバ又はマイクロ流路との組み合わせを容易化することができ、確実な観察を実現することができる。 In the light sheet microscope 1, the container 5 is provided with a mirror 53 or a prism 54 (reflector) that reflects the excitation light L1 emitted from the first objective lens 15 toward the sample S. As a result, the sample S can be irradiated with the sheet-shaped excitation light L<b>1 without being affected by the side wall portion 52 of the container 5 . In addition, the reflecting portion for guiding the excitation light L1 can be integrated with the container 5, so that the number of parts can be reduced and the size of the device can be reduced. In addition, compared to the case where the reflector is separate from the container 5, the sample S can be irradiated with the excitation light L1 reliably and accurately. In addition, the first objective lens 15 and the second objective lens 21 can be arranged so that their optical axes are parallel to each other, which facilitates incorporation into a microscope such as an inverted microscope or an erect microscope. Note that the mirror 53 or the prism 54 may not be provided on the container 5 . For example, the mirror 53 or prism 54 may be attached to the first objective lens 15 via an attachment. In other words, by converting the angle modulation by the spectral element 12 into height modulation and changing the traveling direction of the sheet-like excitation light L1, it is possible to facilitate incorporation into a general-purpose microscope. Further, by setting the reflection angle of the reflecting portion, the first objective lens 15 and the second objective lens 21 can be freely arranged three-dimensionally within a range in which they do not interfere with each other. In addition, it is possible to facilitate combination with microcell chambers or microchannels, and to realize reliable observation.

ライトシート顕微鏡1では、第2対物レンズ21の光軸が第1対物レンズ15の光軸と平行である。これにより、倒立顕微鏡又は正立顕微鏡等の顕微鏡への組み込みを容易化することができる。 In the light sheet microscope 1 , the optical axis of the second objective lens 21 is parallel to the optical axis of the first objective lens 15 . This facilitates incorporation into a microscope such as an inverted microscope or an upright microscope.

ライトシート顕微鏡1による試料観察方法は、試料Sを励起させる波長を含む励起光L1を試料Sに照射するステップと、励起光L1の照射に伴って試料Sから発せられる検出光L2を導光するステップと、検出光L2を検出するステップと、を備える。励起光L1を試料Sに照射するステップは、時間と共に波長が変化する光が励起光L1として波長掃引光源11から出力されるステップと、波長掃引光源11から出力された励起光L1が分光素子12に入射し、励起光L1の波長に応じた出射角θで励起光L1が分光素子12から出射するステップと、分光素子12から出射された励起光L1が出射角θに応じた入射角でシリンドリカルレンズ16に入射するステップと、シリンドリカルレンズ16を含むリレー光学系14によって導光された励起光L1が集光され、シート状の励起光L1が試料Sに照射されるステップと、を含む。この試料観察方法によれば、上述した理由により、高速且つ安定的な観察を実現することができる。 A sample observation method using the light sheet microscope 1 includes the step of irradiating the sample S with excitation light L1 including a wavelength that excites the sample S, and guiding the detection light L2 emitted from the sample S along with the irradiation of the excitation light L1. and detecting the detection light L2. The step of irradiating the sample S with the excitation light L1 includes a step of outputting the light whose wavelength changes with time as the excitation light L1 from the wavelength swept light source 11, and a step of outputting the excitation light L1 output from the wavelength swept light source 11 to the spectroscopic element 12. and emits the excitation light L1 from the spectroscopic element 12 at an emission angle θ corresponding to the wavelength of the excitation light L1; and a step of condensing the excitation light L1 guided by the relay optical system 14 including the cylindrical lens 16 and irradiating the sample S with the sheet-like excitation light L1. According to this sample observation method, high-speed and stable observation can be realized for the reasons described above.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the material and shape of each configuration are not limited to the materials and shapes described above, and various materials and shapes can be adopted.

図7(a)に示されるように、分光素子12は、透過型回折格子であってもよい。このような分光素子12は、例えばスリットを有して構成される。図7(b)に示されるように、分光素子12は、プリズムであってもよい。この場合、分光素子12は、Y軸方向周りに回転可能に構成され、照射光学系10は、分光素子12をY軸周りに回転駆動させる駆動部を有する。この駆動部は、例えばステッピングモータ又はピエゾアクチュエータ等である。駆動部は、制御部40と電気的に接続されており、制御部40によってその駆動が制御される。分光素子12は、光軸C上において分光素子12から励起光L1が出射されるように、駆動部により、波長掃引光源11から出力される励起光L1の波長に応じて、Y軸周りに回転させられる。図7(c)に示されるように、分光素子12は、回折格子とプリズムが組み合わされたグリズムであってもよい。これらの変形例によっても、上記実施形態の場合と同様に、高速且つ安定的な観察を実現することができる。また、分光素子12がグリズムである場合、中心波長の光の進行方向が入射前後で変化しないため、光学系の設計を容易化することができる。 As shown in FIG. 7A, the spectral element 12 may be a transmission diffraction grating. Such a spectroscopic element 12 is configured with a slit, for example. As shown in FIG. 7(b), the spectral element 12 may be a prism. In this case, the spectroscopic element 12 is configured to be rotatable around the Y-axis direction, and the irradiation optical system 10 has a driving section that rotates the spectroscopic element 12 around the Y-axis. This drive unit is, for example, a stepping motor or a piezo actuator. The drive section is electrically connected to the control section 40 and controlled by the control section 40 . The spectroscopic element 12 is rotated around the Y-axis by the driving unit according to the wavelength of the excitation light L1 output from the wavelength swept light source 11 so that the excitation light L1 is emitted from the spectroscopic element 12 on the optical axis C. Let me. As shown in FIG. 7(c), the spectroscopic element 12 may be a grism in which a diffraction grating and a prism are combined. Even with these modified examples, high-speed and stable observation can be realized as in the case of the above-described embodiment. Further, when the spectroscopic element 12 is a grism, the traveling direction of the light of the center wavelength does not change before and after the incident light, so that the design of the optical system can be facilitated.

上記実施形態において、波長掃引光源11は、複数の中心波長の間で励起光L1の中心波長を切り替え可能に構成されてもよい。この場合、分光素子12は、Y軸方向周りに回転可能に構成され、照射光学系10は、分光素子12をY軸周りに回転駆動させる駆動部を有する。この駆動部は、例えばステッピングモータ又はピエゾアクチュエータ等である。駆動部は、制御部40と電気的に接続されており、制御部40によってその駆動が制御される。分光素子12は、中心波長の励起光L1が光軸C上を進行するように、駆動部により、波長掃引光源11から出力される励起光L1の中心波長に応じて、Y軸方向周りに回転させられる。この変形例によっても、上記実施形態の場合と同様に、高速且つ安定的な観察を実現することができる。また、複数の中心波長の励起光L1を試料Sに照射することができる。 In the above embodiment, the wavelength swept light source 11 may be configured to be able to switch the central wavelength of the pumping light L1 among a plurality of central wavelengths. In this case, the spectroscopic element 12 is configured to be rotatable around the Y-axis direction, and the irradiation optical system 10 has a driving section that rotates the spectroscopic element 12 around the Y-axis. This drive unit is, for example, a stepping motor or a piezo actuator. The drive section is electrically connected to the control section 40 and controlled by the control section 40 . The spectroscopic element 12 is rotated around the Y-axis direction according to the central wavelength of the excitation light L1 output from the wavelength swept light source 11 by the drive unit so that the excitation light L1 having the central wavelength travels along the optical axis C. Let me. Even with this modification, high-speed and stable observation can be realized as in the case of the above-described embodiment. Moreover, the sample S can be irradiated with the excitation light L1 having a plurality of center wavelengths.

図8に示されるように、照射光学系10は、互いに中心波長が異なる光を励起光L1として出力する複数の波長掃引光源11A,11Bを有していてもよい。この場合、各波長掃引光源11A,11Bから出力される励起光L1は、その中心波長に応じた入射角で分光素子12に入射する。すなわち、波長掃引光源11A,11Bは、当該入射条件が満たされるように配置されている。具体的には、波長掃引光源11Aから出力される励起光L1Aは、中心波長の励起光L1Aが光軸C上を進行するように、励起光L1Aの中心波長に応じた入射角φ1で分光素子12に入射する。波長掃引光源11Bから出力される励起光L1Bは、中心波長の励起光L1Bが光軸C上を進行するように、励起光L1Bの中心波長に応じた入射角φ2で分光素子12に入射する。入射角φ1,φ2は互いに異なる。この変形例によっても、上記実施形態の場合と同様に、高速且つ安定的な観察を実現することができる。また、複数の中心波長の励起光L1を試料Sに照射することができる。なお、この変形例では、複数の波長掃引光源11の少なくとも1つと分光素子12との間に、反射角度が可変であるミラー等が配置されてもよい。複数の波長掃引光源11の少なくとも1つから分光素子12へは、光ファイバを介して励起光L1が出力されてもよい。 As shown in FIG. 8, the irradiation optical system 10 may have a plurality of wavelength swept light sources 11A and 11B that output lights having different center wavelengths as the excitation light L1. In this case, the excitation light L1 output from each of the wavelength swept light sources 11A and 11B is incident on the spectroscopic element 12 at an incident angle corresponding to its center wavelength. That is, the wavelength swept light sources 11A and 11B are arranged so that the incident condition is satisfied. Specifically, the excitation light L1A output from the wavelength swept light source 11A is emitted from the spectral element at an incident angle φ1 corresponding to the central wavelength of the excitation light L1A so that the excitation light L1A with the central wavelength travels along the optical axis C. 12. The excitation light L1B output from the wavelength swept light source 11B enters the spectroscopic element 12 at an incident angle φ2 corresponding to the center wavelength of the excitation light L1B so that the excitation light L1B with the center wavelength travels along the optical axis C. Incident angles φ1 and φ2 are different from each other. Even with this modification, high-speed and stable observation can be realized as in the case of the above-described embodiment. Moreover, the sample S can be irradiated with the excitation light L1 having a plurality of center wavelengths. In addition, in this modification, a mirror or the like having a variable reflection angle may be arranged between at least one of the plurality of swept wavelength light sources 11 and the spectroscopic element 12 . At least one of the plurality of wavelength swept light sources 11 may output the pumping light L1 to the spectroscopic element 12 via an optical fiber.

上記実施形態において、液体レンズ22が省略されてもよい。この場合、第2対物レンズ21がピエゾアクチュエータ等によって機械的に移動させられてもよいし、第2対物レンズ21と光検出器30との間に配置されたズームレンズが機械的に移動させられてもよい。ただし、上記実施形態では、液体レンズ22を用いた電気的な制御によって第2対物レンズ21の焦点位置を高速に変化させるため、第2対物レンズ21の焦点位置を、分光素子12から出射される励起光L1の出射角θの変化に確実に同期させることができる。或いは、液体レンズ22が省略される場合、第2対物レンズ21として焦点深度が深い対物レンズを用い、第2対物レンズ21の焦点深度内において試料Sに対してシート状の励起光L1を走査してもよい。この場合、第2対物レンズ21の焦点位置の調節を省略することができる。 In the above embodiments, the liquid lens 22 may be omitted. In this case, the second objective lens 21 may be mechanically moved by a piezo actuator or the like, or the zoom lens arranged between the second objective lens 21 and the photodetector 30 may be mechanically moved. may However, in the above embodiment, since the focal position of the second objective lens 21 is changed at high speed by electrical control using the liquid lens 22 , the focal position of the second objective lens 21 is changed by the light emitted from the spectral element 12 . It is possible to reliably synchronize with the change in the emission angle θ of the excitation light L1. Alternatively, when the liquid lens 22 is omitted, an objective lens with a deep focal depth is used as the second objective lens 21, and the sheet-shaped excitation light L1 is scanned over the sample S within the focal depth of the second objective lens 21. may In this case, adjustment of the focal position of the second objective lens 21 can be omitted.

シリンドリカルレンズ16は、シリンドリカルレンズに対応した位相パターンに従って励起光L1を変調する空間光変調器(SLM:Spatial Light Modulator)によって構成されてもよい。焦点位置調節器は、第2対物レンズ21の焦点位置を調節可能であればよく、液体レンズ22以外によって構成されてもよい。移動機構3は省略されてもよい。ミラー53又はプリズム54は、容器5とは別体に構成されてもよい。第1対物レンズ15の光軸と第2対物レンズ21の光軸とは、互いに交差(例えば直交)していてもよい。検出光学系20は、例えば第2対物レンズ21と液体レンズ22との間に、第2対物レンズ21により導光された光から励起光L1と検出光L2とを分離し、抽出された検出光L2を光検出器30側へ出力する光学フィルタを更に有していてもよい。分光素子12は、空間光変調器によって構成されてもよい。例えば、分光素子12は、回折格子パターンに従って励起光L1を変調する空間光変調器によって構成されてもよい。この場合、回折格子パターンを変更することで格子定数を変化させることができる。シリンドリカルレンズ16及び分光素子12が1つの空間光変調器によって構成されてもよい。 The cylindrical lens 16 may be composed of a spatial light modulator (SLM) that modulates the excitation light L1 according to a phase pattern corresponding to the cylindrical lens. The focal position adjuster only needs to be able to adjust the focal position of the second objective lens 21 , and may be composed of something other than the liquid lens 22 . The moving mechanism 3 may be omitted. Mirror 53 or prism 54 may be configured separately from container 5 . The optical axis of the first objective lens 15 and the optical axis of the second objective lens 21 may cross each other (for example, orthogonally). The detection optical system 20 separates the excitation light L1 and the detection light L2 from the light guided by the second objective lens 21, for example, between the second objective lens 21 and the liquid lens 22, and extracts the extracted detection light. It may further have an optical filter that outputs L2 to the photodetector 30 side. The spectral element 12 may be configured by a spatial light modulator. For example, the spectral element 12 may be configured by a spatial light modulator that modulates the excitation light L1 according to a diffraction grating pattern. In this case, the grating constant can be changed by changing the diffraction grating pattern. The cylindrical lens 16 and spectroscopic element 12 may be configured by one spatial light modulator.

1…ライトシート顕微鏡、3…移動機構、5…容器、10…照射光学系、11…波長掃引光源、12…分光素子、14…リレー光学系、15…第1対物レンズ、16…シリンドリカルレンズ、20…検出光学系、21…第2対物レンズ、22…液体レンズ(焦点位置調節器)、30…光検出器、53…ミラー(反射部)、54…プリズム(反射部)、B…ビームウェスト、C…光軸、L1…励起光、L2…検出光、S…試料、θ…出射角。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Light sheet microscope, 3... Moving mechanism, 5... Container, 10... Irradiation optical system, 11... Wavelength swept light source, 12... Spectral element, 14... Relay optical system, 15... First objective lens, 16... Cylindrical lens, 20... Detection optical system, 21... Second objective lens, 22... Liquid lens (focal position adjuster), 30... Photodetector, 53... Mirror (reflection part), 54... Prism (reflection part), B... Beam waist , C... Optical axis, L1... Excitation light, L2... Detection light, S... Sample, ?... Output angle.

Claims (15)

試料を励起させる波長を含む励起光を前記試料に照射する照射光学系と、
前記励起光の照射に伴って前記試料から発せられる検出光を導光する検出光学系と、
前記検出光学系によって導光された前記検出光を検出する光検出器と、を備え、
前記照射光学系は、
時間と共に波長が変化する光を前記励起光として出力する波長掃引光源と、
前記波長掃引光源から出力された前記励起光が入射し、前記励起光の波長に応じた出射角で前記励起光を出射する分光素子と、
前記分光素子から出射された前記励起光が前記出射角に応じた入射角で入射するシリンドリカルレンズを含むリレー光学系と、
前記リレー光学系によって導光された前記励起光を集光し、シート状の前記励起光を前記試料に照射する第1対物レンズと、を有する、ライトシート顕微鏡。
an irradiation optical system that irradiates the sample with excitation light including a wavelength that excites the sample;
a detection optical system for guiding detection light emitted from the sample along with irradiation of the excitation light;
a photodetector that detects the detection light guided by the detection optical system,
The irradiation optical system is
a wavelength swept light source that outputs light whose wavelength changes with time as the excitation light;
a spectroscopic element that receives the excitation light output from the wavelength swept light source and emits the excitation light at an emission angle corresponding to the wavelength of the excitation light;
a relay optical system including a cylindrical lens into which the excitation light emitted from the spectroscopic element is incident at an incident angle corresponding to the emission angle;
a first objective lens for condensing the excitation light guided by the relay optical system and for irradiating the sample with the sheet-shaped excitation light.
前記シリンドリカルレンズは、前記シリンドリカルレンズの光軸上において、前記分光素子の出射面から前記シリンドリカルレンズの焦点距離と等しい距離だけ離れて配置されている、請求項1に記載のライトシート顕微鏡。 2. The light sheet microscope according to claim 1, wherein said cylindrical lens is arranged on the optical axis of said cylindrical lens at a distance equal to the focal length of said cylindrical lens from the exit surface of said spectroscopic element. 前記分光素子は、前記波長掃引光源から入射した前記励起光が出射する出射面を有し、
前記シリンドリカルレンズは、前記リレー光学系を構成しており、前記リレー光学系は、前記シリンドリカルレンズに入射した前記励起光を、前記第1対物レンズの瞳が前記分光素子の前記出射面と共役関係となるように前記第1対物レンズの瞳に伝送する瞳伝送光学系を構成している、請求項1又は2に記載のライトシート顕微鏡。
The spectroscopic element has an exit surface from which the excitation light incident from the swept wavelength light source exits,
The cylindrical lens constitutes the relay optical system, and the relay optical system receives the excitation light incident on the cylindrical lens, and the pupil of the first objective lens has a conjugate relationship with the exit surface of the spectroscopic element. 3. The light sheet microscope according to claim 1, wherein a pupil transmission optical system for transmission to the pupil of said first objective lens is constructed such that:
前記分光素子は、回折格子である、請求項1~3のいずれか一項に記載のライトシート顕微鏡。 4. The light sheet microscope according to claim 1, wherein said spectral element is a diffraction grating. 前記分光素子は、プリズムである、請求項1~3のいずれか一項に記載のライトシート顕微鏡。 4. The light sheet microscope according to claim 1, wherein said spectral element is a prism. 前記検出光学系は、前記検出光が入射する第2対物レンズと、前記波長掃引光源から出力される前記励起光の波長の変化と同期して、前記第2対物レンズの焦点位置を変化させる焦点位置調節器と、を有する、請求項1~5のいずれか一項に記載のライトシート顕微鏡。 The detection optical system includes a second objective lens into which the detection light is incident, and a focal point that changes the focal position of the second objective lens in synchronization with changes in the wavelength of the excitation light output from the wavelength swept light source. A light sheet microscope according to any one of claims 1 to 5, comprising a position adjuster. 前記焦点位置調節器は、液体レンズである、請求項6に記載のライトシート顕微鏡。 7. A light sheet microscope according to claim 6, wherein said focus position adjuster is a liquid lens. 前記照射光学系は、前記波長掃引光源を複数有し、
前記複数の波長掃引光源は、互いに中心波長が異なる光を前記励起光として出力し、
前記複数の波長掃引光源から出力される前記励起光は、その中心波長に応じた入射角で前記分光素子に入射する、請求項1~7のいずれか一項に記載のライトシート顕微鏡。
The irradiation optical system has a plurality of the wavelength swept light sources,
wherein the plurality of wavelength swept light sources output light having different center wavelengths as the excitation light;
8. The light sheet microscope according to any one of claims 1 to 7, wherein said excitation light output from said plurality of wavelength swept light sources is incident on said spectroscopic element at an incident angle corresponding to its center wavelength.
前記分光素子と前記シリンドリカルレンズとの間の位置関係を維持しつつ、前記波長掃引光源、前記分光素子及び前記シリンドリカルレンズを前記シリンドリカルレンズの光軸に沿って移動させる移動機構を更に備える、請求項1~8のいずれか一項に記載のライトシート顕微鏡。 3. A movement mechanism for moving said wavelength-swept light source, said spectroscopic element and said cylindrical lens along an optical axis of said cylindrical lens while maintaining a positional relationship between said spectroscopic element and said cylindrical lens. 9. The light sheet microscope according to any one of 1-8. 前記第1対物レンズから出射された前記励起光を前記試料に向けて反射する反射部を更に備える、請求項1~9のいずれか一項に記載のライトシート顕微鏡。 The light sheet microscope according to any one of claims 1 to 9, further comprising a reflector that reflects the excitation light emitted from the first objective lens toward the sample. 前記試料が配置される容器を更に備え、
前記容器には、前記反射部が設けられている、請求項10に記載のライトシート顕微鏡。
further comprising a container in which the sample is placed;
11. The light sheet microscope according to claim 10, wherein said container is provided with said reflector.
前記検出光学系は、前記検出光が入射する第2対物レンズを有し、
前記第2対物レンズの光軸は、前記第1対物レンズの光軸と平行である、請求項1~11のいずれか一項に記載のライトシート顕微鏡。
The detection optical system has a second objective lens on which the detection light is incident,
The light sheet microscope according to any one of claims 1 to 11, wherein the optical axis of said second objective lens is parallel to the optical axis of said first objective lens.
試料を励起させる波長を含む励起光を前記試料に照射するステップと、
前記励起光の照射に伴って前記試料から発せられる検出光を導光するステップと、
前記検出光を検出するステップと、を備え、
前記励起光を前記試料に照射するステップは、
時間と共に波長が変化する光が前記励起光として波長掃引光源から出力されるステップと、
前記波長掃引光源から出力された前記励起光が分光素子に入射し、前記励起光の波長に応じた出射角で前記励起光が前記分光素子から出射するステップと、
前記分光素子から出射された前記励起光が前記出射角に応じた入射角でシリンドリカルレンズに入射するステップと、
前記シリンドリカルレンズを含むリレー光学系によって導光された前記励起光が第1対物レンズによって集光され、シート状の前記励起光が前記試料に照射されるステップと、を含む、試料観察方法。
irradiating the sample with excitation light having a wavelength that excites the sample;
a step of guiding detection light emitted from the sample along with irradiation of the excitation light;
and detecting the detection light;
The step of irradiating the sample with the excitation light includes
a step of outputting light whose wavelength changes with time from a wavelength swept light source as the excitation light;
a step in which the excitation light output from the wavelength swept light source is incident on a spectroscopic element, and the excitation light is emitted from the spectroscopic element at an emission angle corresponding to the wavelength of the excitation light;
a step in which the excitation light emitted from the spectroscopic element is incident on a cylindrical lens at an incident angle corresponding to the emission angle;
and a step of condensing the excitation light guided by a relay optical system including the cylindrical lens by a first objective lens , and irradiating the sample with the sheet-like excitation light.
前記シリンドリカルレンズは、前記シリンドリカルレンズの光軸上において、前記分光素子の出射面から前記シリンドリカルレンズの焦点距離と等しい距離だけ離れて配置されている、請求項13に記載の試料観察方法。 14. The sample observation method according to claim 13, wherein said cylindrical lens is arranged on the optical axis of said cylindrical lens at a distance equal to the focal length of said cylindrical lens from the exit surface of said spectroscopic element. 前記分光素子は、前記波長掃引光源から入射した前記励起光が出射する出射面を有し、
前記シリンドリカルレンズは、前記リレー光学系を構成しており、前記リレー光学系は、前記シリンドリカルレンズに入射した前記励起光を、前記第1対物レンズの瞳が前記分光素子の前記出射面と共役関係となるように前記第1対物レンズの瞳に伝送する瞳伝送光学系を構成している、請求項13又は14に記載の試料観察方法。
The spectroscopic element has an exit surface from which the excitation light incident from the swept wavelength light source exits,
The cylindrical lens constitutes the relay optical system, and the relay optical system receives the excitation light incident on the cylindrical lens, and the pupil of the first objective lens has a conjugate relationship with the exit surface of the spectroscopic element. 15. The sample observation method according to claim 13, wherein a pupil transmission optical system for transmission to the pupil of said first objective lens is constructed so that .
JP2022119541A 2018-02-28 2022-07-27 Light sheet microscope and sample observation method Active JP7336573B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022119541A JP7336573B2 (en) 2018-02-28 2022-07-27 Light sheet microscope and sample observation method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018034362A JP7114272B2 (en) 2018-02-28 2018-02-28 Light sheet microscope and sample observation method
JP2022119541A JP7336573B2 (en) 2018-02-28 2022-07-27 Light sheet microscope and sample observation method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018034362A Division JP7114272B2 (en) 2018-02-28 2018-02-28 Light sheet microscope and sample observation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022145737A JP2022145737A (en) 2022-10-04
JP7336573B2 true JP7336573B2 (en) 2023-08-31

Family

ID=87764073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022119541A Active JP7336573B2 (en) 2018-02-28 2022-07-27 Light sheet microscope and sample observation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7336573B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012108491A (en) 2010-10-22 2012-06-07 Leica Microsystems Cms Gmbh Spim microscope with sequential light sheet
JP2013097380A (en) 2011-10-28 2013-05-20 Leica Microsystems Cms Gmbh Method and system for illuminating sample
JP2015523602A (en) 2012-07-09 2015-08-13 カール ツァイス マイクロスコピー ゲーエムベーハーCarl Zeiss Microscopy Gmbh microscope
JP2015537236A (en) 2012-10-12 2015-12-24 カール ツァイス マイクロスコピー ゲーエムベーハーCarl Zeiss Microscopy Gmbh Microscope and method for SPIM microscopy
JP2016529558A (en) 2013-08-28 2016-09-23 イマジン・オプチック Side illumination microscope system and microscope method
JP2017517761A (en) 2014-05-30 2017-06-29 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティー Method and apparatus for imaging large intact tissue samples

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6374022A (en) * 1986-09-18 1988-04-04 Fujitsu Ltd Beam deflector

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012108491A (en) 2010-10-22 2012-06-07 Leica Microsystems Cms Gmbh Spim microscope with sequential light sheet
JP2013097380A (en) 2011-10-28 2013-05-20 Leica Microsystems Cms Gmbh Method and system for illuminating sample
JP2014531060A (en) 2011-10-28 2014-11-20 ライカ ミクロジュステムスツェーエムエス ゲーエムベーハー Equipment used for sample illumination in SPIM microscope
JP2015523602A (en) 2012-07-09 2015-08-13 カール ツァイス マイクロスコピー ゲーエムベーハーCarl Zeiss Microscopy Gmbh microscope
JP2015537236A (en) 2012-10-12 2015-12-24 カール ツァイス マイクロスコピー ゲーエムベーハーCarl Zeiss Microscopy Gmbh Microscope and method for SPIM microscopy
JP2016529558A (en) 2013-08-28 2016-09-23 イマジン・オプチック Side illumination microscope system and microscope method
JP2017517761A (en) 2014-05-30 2017-06-29 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティー Method and apparatus for imaging large intact tissue samples

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022145737A (en) 2022-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6195922B2 (en) microscope
US7561265B2 (en) Optical microscope and spectrum measuring method
ES2898616T3 (en) High resolution images of extended volumes
JP5838466B2 (en) Optical microscope and spectroscopic measurement method
JP2010127726A (en) Optical microscope and spectrum measurement method
US10466458B2 (en) Image acquisition device, image acquisition method, and spatial light modulation unit
US20180052314A1 (en) Microscope
CN104568872A (en) Fluorescent micro-spectrum imaging system with optical sectioning strength
JP2007506955A (en) Scanning microscope with evanescent wave illumination
JP6173154B2 (en) Microscope system
JP4434882B2 (en) Laser scanning fluorescence observation system
JP4818634B2 (en) Scanning fluorescence observation system
JP5603786B2 (en) Microscope equipment
JP7114272B2 (en) Light sheet microscope and sample observation method
JP2006275915A (en) Multiphoton excitation type observation device, and light source device for multiphoton excitation type observation
JP2011118070A (en) Confocal scanning microscope
JP7336573B2 (en) Light sheet microscope and sample observation method
US10126113B2 (en) Spectroscope and microspectroscopic system
JP7085364B2 (en) Light sheet microscope and sample observation method
JPWO2017082357A1 (en) Super-resolution microscope
JP2012141452A (en) Automatic focus mechanism and microscope device
WO2022168467A1 (en) Spectrometry device and spectrometry method
JP5591073B2 (en) Microscope equipment
JP2019215560A (en) Image acquisition device, image acquisition method, and spatial optical modulation unit
JP2012150238A (en) Microscope device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220822

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230620

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230728

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230808

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230821

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7336573

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150